Microsoft i Atom Computing, firma technologiczna z siedzibą w Kalifornii, ogłosiły niedawno przełom w dziedzinie obliczeń kwantowych, który może utorować drogę do transformacji w kierunku dowodu pracy w świecie wydobycia kryptowalut w oparciu o technologię blockchain.

Naukowcy i inżynierowie z obu firm opracowali system obliczeń kwantowych składający się z 24 splątanych kubitów logicznych wytworzonych z zaledwie 80 kubitów fizycznych — wyczyn ten ustanawia nowy rekord największej liczby splątanych kubitów logicznych uzyskanych przy użyciu technik korekcji błędów.

Znaczenie tego naukowego przełomu tkwi w osiągniętej wydajności zespołów. Poprzednie szacunki wskazywały, że do wytworzenia jednego logicznego kubitu potrzeba tysięcy fizycznych kubitów pracujących w tandemie.

Dzięki splątaniu 24 logicznych kubitów zbudowanych z zaledwie 80 kubitów łącznie, ramy odniesienia zarówno dla tego, jak duże te systemy można realnie skalować, jak i tego, jak szybko firmy takie jak Microsoft i Atom Computing będą w stanie je skalować, uległy znacznej zmianie.

Dowód pracy

Analitycy od dawna ostrzegają, że komputery kwantowe mogą pewnego dnia zapewnić przewagę lub przyspieszenie kwantowe w łamaniu niektórych klasycznych środków bezpieczeństwa danych.

Jednym z takich środków jest szyfrowanie SHA-256, które stanowi zagadkę, którą górnicy w niektórych sieciach blockchain, takich jak blockchain Bitcoin, muszą rozwiązać, aby wykazać dowód pracy (PoW).

Najnowocześniejsi górnicy blockchain, tacy jak modele używane przez największe na świecie kopalnie bitcoinów, rywalizują o znalezienie hasha dla nagłówka bloku. Aby rozwiązać zagadkę, muszą zasadniczo odgadnąć hash, który spełnia cel określony przez trudność sieci.

Komplikując sprawę, trudność ta dostosowuje się co 2016 bloków, aby zapewnić, że nowe bloki są dodawane do blockchaina mniej więcej co 10 minut. W rezultacie klasycznemu górnikowi coraz trudniej jest rozwiązać tę zagadkę.

Algorytm Grovera

Teoretyczna technika eksploracji danych zwana „Algorytmem Grovera” może okazać się ostatnim gwoździem do trumny klasycznego wydobycia danych w oparciu o technologię blockchain.

Algorytm Grovera, który oferuje przyspieszenie kwadratowe w porównaniu z klasycznymi przeszukiwaniami siłowymi, został udowodniony w eksperymentach na małą skalę. Jednak jego zastosowanie do problemów na dużą skalę, takich jak łamanie SHA-256, pozostaje teoretyczne, ponieważ sprzęt kwantowy potrzebny do jego uruchomienia na dużą skalę nie został jeszcze opracowany.

Dokładniej rzecz biorąc, w odniesieniu do algorytmu SHA-256, algorytm Grovera wymagałby komputera kwantowego z setkami lub tysiącami kubitów logicznych z korekcją błędów, aby działać na tyle dobrze, by złamać klasyczne algorytmy szyfrowania.

Przyspieszenie kwantowe

Podczas gdy pobieżna ekstrapolacja matematyczna pokazuje, że algorytm Grovera mógłby zredukować złożoność SHA-256 do około połowy klasycznego wysiłku, kontrintuicyjna przewaga zapewniana przez mechanikę kwantową — w formie superpozycji i interferencji — dodaje jeszcze większy potencjał przyspieszenia. Ostatecznie analiza kosztów i korzyści może faworyzować inwestycję w systemy kwantowe nad klasycznymi platformami wydobywczymi.

Opierając się na wspomnianej ekstrapolacji matematycznej, przy około 3000 kubitów logicznych, urządzenia do wydobywania kwantowego zbudowane na architekturach takich jak system niedawno zaprezentowany przez Microsoft i Atom Computing mogłyby realnie pokonać klasyczny zbiór wydobywczy i wygrywać bloki na dużą skalę.

Pomimo ostatnich postępów, nie jest jasne, kiedy takie platformy będą wykonalne. Analitycy generalnie wskazali ramy czasowe od 10 do 50 lat dla obliczeń kwantowych z korekcją błędów poza ich obecnymi ograniczeniami. Jednak te przewidywania są dalekie od naukowych i nie ma obecnie konsensusu wśród fizyków co do tego, kiedy zostaną osiągnięte kolejne kamienie milowe.

Jednakże niedawno opublikowane badania firm Microsoft i Atom Computing mogą przyczynić się do znaczącego przesunięcia wskaźnika w stronę teraźniejszości.

Na przykład, według strony internetowej Atom Computing, obie firmy planują wprowadzić na rynek w 2025 roku komputer kwantowy o mocy 1000 kubitów.

Magazyn: 5 niesamowitych przypadków użycia dla agentów bazowych i asystenta AI firmy Near